地球半径

编辑 锁定 讨论999
地球半径是指从地球中心到其表面(平均海平面)的距离。
地球不是一个规则的物体。首先,它不是正球体,而是椭球体,准确地说是一个两极稍扁,赤道略鼓的扁球体; 其次,地球的南极、北极也不对称,就海平面来说,北极稍凸,南极略凹;第三,地球的外部地形起伏多变(这对测量地球半径是有影响的)。平均大约3959英里(6371.393千米)
中文名
地球半径
外文名
Earth radius
适用学科
测绘科学
半径范围
6357km到6378km

地球半径地球的模型和半径

编辑
由于地球的自转、内部密度的不均匀以及外部的潮汐力使得地球的形状偏离球形。同时局部的地势增大了这种不均匀性,使得地球的表面状况极度复杂。为了便于处理,对地球表面的描述必须比实际更加简单。因此我们建立一个能够满足需要的地球表面的最简模型。
所有这些常用的模型都会涉及到“半径” [1]  的概念。严格地说,立体图形中只有球体才有半径的概念,但在很多领域,包括处理地球的模型,都会扩展“半径”的用法。以下是按照精确度降序的地球模型:
对于大地水准面和椭球体来说,模型上任何一点到指定中心的确定距离被称为“地球的一条半径”或“在某点地球的半径”。同时也常用球体模型的“平均半径”来作为“地球半径”。另一方面,对应地球真实表面的“半径”是没有实际用处的。相反,相对于海平面的海拔才是有实际用途的。
地球的任何一条半径长度都落在最小的约为6,357km的极半径以及最大的约为6,378km的赤道半径之间。因此地球形状与标准球体的偏差只有约三百分之一,这在大多数情况下可以充分地把地球看做球体并使用术语“地球半径”。这个概念也可以推广到其他主要的行星上去,只不过扁率有差异而已。

地球半径地球变形的物理学

编辑
行星的旋转使得其呈现“椭球形”:在赤道上凸起而在极点平坦。所以赤道半径a比极半径b大约aq,其中扁率q等于:

地球半径测定方法

编辑

地球半径方法一

我们知道,地球的形状近似一个球形,那么怎样测出它的半径呢?据说公元前三世纪时希腊天文学家厄拉多塞内斯(Eratosthenes,公元前276—前194)首次测出了地球的半径。
他发现夏至这一天,当太阳直射到赛伊城(今埃及阿斯旺城)的水井S时,在亚历山大城的一点A的天顶与太阳的夹角为7.2°(天顶就是铅垂线向上无限延长与天空“天球”相交的一点)。他认为这两地在同一条子午线上,从而这两地间的弧所对的圆心角SOA就是7.2°(如图1)。又知商队旅行时测得A、S间的距离约为5000古希腊里,他按照弧长与圆心角的关系,算出了地球的半径约为40000古希腊里。一般认为1古希腊里约为158.5米,那么他测得地球的半径约为6340公里。
其原理为:
设圆周长为C,半径为R,两地间的的弧长为L,对应的圆心角为n°。
因为360°的圆心角所对的弧长就是圆周长C=2πR,所以1°的圆心角所对弧长是2πR/360,即πR/180。于是半径为的R的圆中,n°的圆心角所对的弧长L为:
l=n*πR/180 ∴R=180L/(nπ)
当L=5000古希腊里,n=7.2时,
R≈180*5000/(7.2*3.14)=40000 (古希腊里)
化为公里数为:(公里)
40000*158.5/1000=6340 (公里)
厄拉多塞内斯这种测地球的方法常称为弧度测量法。用这种方法测量时,只要测出两地间的弧长和圆心角,就可求出地球的半径了。

地球半径方法二

近代测量地球的半径 [2]  ,还用弧度测量的方法,只是在求相距很远的两地间的距离时,采用了布设三角网的方法。比如求M、N两地的距离时,可以像图2那样布设三角点,用经纬仪测量出△AMB,△ABC,△BCD,△CDE,△EDN的各个内角的度数,再量出M点附近的那条基线MA的长,最后即可算出MN的长度了。
通过这些三角形,怎样算出MN的长度呢?这里要用到三角形的一个很重要的定理——正弦定理。
即:在一个三角形中,各边和它所对角的正弦的比相等。就是说,在△ABC中,有a/sinA =b/sinB =c/sinC。
在图2中,由于各三角形的内角已测出,AM的长也量出,由正弦定理即可分别算出:
∴MN=MB+BD+DN。
如果M、N两地在同一条子午线上,用天文方法测出各地的纬度后,即可算出子午线1°的长度。法国的皮卡尔(Pi-card.J.1620—1682)于1669—1671年率领他的测量队首次测出了巴黎和亚眠之间的子午线的长,求得子午线1°的长约为111.28公里,这样他推算出地球的半径约为6376公里。(R≈111.28*180/3.1416≈6376(公里))
另外,布设三角网有多种方法,要根据实际情况,布设的网点越少越好。
随着科学的发展,人们对地球的认识也越来越深入,并发现地球不完全是球形的,而是一个椭球体(如图3)。科学家家们还找到了求得地球的长半径a和短半径b的方法,由于比较复杂,我们这里就不介绍了,有兴趣的同学可阅读有关书籍。

地球半径半径常用值

编辑

地球半径极半径

从地心到北极或南极的距离,大约3950英里(6356.9088千米)(两极的差极小,可以忽略)。

地球半径赤道半径

是从地心到赤道的距离,大约3963英里(6377.830千米)。

地球半径平均半径

大约3959英里(6371.393千米) 。这个数字是地心到地球表面所有各点距离的平均值。
可以这样求:平均半径=(赤道半径×2+极半径)/3
地球半径有时被使用作为距离单位, 特别是在天文学和地质学中常用。它通常用RE表示。
地球大概半径6370.856千米。
词条图册 更多图册
参考资料
  • 1.    "Equatorial Radius of the Earth". Numerical Standards for Fundamental Astronomy: Astronomical Constants : Current Best Estimates (CBEs). IAU Division I Working Group. 2012. Retrieved 2016-08-10.
  • 2.    Frédéric Chambat; Bernard Valette (2001). "Mean radius, mass, and inertia for reference Earth models" (PDF). Physics of the Earth and Planetary Interiors. 124. pp. 234–253. Retrieved 18 November 2017.
词条标签:
科学百科工程技术分类 科学 学科